[发明专利]一种基于组合积分控制器多变量不稳定系统的控制方法

说明书

本发明涉及一种基于组合积分控制器多变量不稳定系统的控制方法，包括以下步骤：利用动态解耦控制器将多变量不稳定系统解耦成多个独立的子系统；针对多个独立的子系统设计组合积分控制器。本发明的控制结构简单，且参数整定直观方便，在存在干扰和模型失配的情况下，系统仍然具有良好的控制性能，抗干扰能力强，鲁棒稳定性好。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种基于组合积分控制器多变量不稳定系 统的控制方法。

背景技术

在诸多实际流程工业过程中会有如下具体的要求：(1)系统运行时安全稳定；(2)系统具 有良好调节性能；(3)系统具有一定的抗干扰能力。但是，当遇到多变量系统(MIMO)时， 由于其内部构造较为复杂，因此可能出现一些特定的情况。

在MIMO系统中，由于多变量之间存在一定程度的耦合，因此若其中一个输入信号发 生改变，则系统与之相关联的多个输出也会随之发生改变。若把输入和输出之间匹配，能 够使用一个输入和输出组成闭环回路从而对其进行有效控制，但是无法完全消除互相之间 的影响，所以此种方法在具体实行时存在一定的困难。

此外，MIMO系统中由于具有多条通道，因此其参数数据量较大，控制回路之间的相关性较大，参数变化会对整个系统的结果产生较为深刻的影响。因此在设计MIMO系统时 需要考虑控制器或对象参数的变化是否会改变系统的性能，或者需要提前知道能够保持系统稳定性能以及其他性能的参数选取范围。在研究控制方法时，应当尽可能使控制算法对应的参数选择范围较大。

自从上世纪以来，关于MIMO系统的相关理论研究受到了很多学者的关注，且有相当 丰富的学术成果有效应用在实际工业实践中。现在普遍将多变量控制系统视为一类高级复 杂系统：高级是因为多变量控制系统可以为包含多个变量的工业过程提供集中的控制；复 杂是因为多变量系统相比于单变量系统来说控制难度更大、设备要求更复杂，系统的控制 结构也更复杂。此外，从控制理论的角度来说，高级复杂的控制系统能够实现更高要求的 控制标准，因此理论难度超过通常的简单单变量过程控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于组合积分控制器多变量不稳定系统的控 制方法，能够消除系统多个变量之间的耦合性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于组合积分控制器多变量不 稳定系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)利用动态解耦控制器将多变量不稳定系统解耦成多个独立的子系统；

(2)针对多个独立的子系统设计组合积分控制器。

所述步骤(1)中多变量不稳定系统的时滞多变量控制对象其中，G_nn(s)表示输入到输出前向通道上的传递函数，t_nn表示滞后时间参数，假设动态解耦控制器的构造样式为根据解耦条件，即G(s)D(s)为对角矩阵，得到d_ij(s)，其中，d_ij(s)表示第i个输入到第j个输出前向通道上解耦控制器的传递函数。

所述步骤(2)中对每个独立的子系统设计的闭环传递函数其中，τ₁和τ₂为可调参数，L表示滞后时间参数。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果： 本发明的方法采用的结构简单，参数整定直观方便。通过仿真表明，将组合积分控制器应 用于多变量不稳定系统时设定值跟踪性能较强、从初始状态到达设定值的时间较短、对于 干扰和模型失配的抑制能力也较优，因此其为一类在实际流程工业中值得推广的新型控制 策略。

附图说明

图1为组合积分控制系统结构示意图；

图2为多变量不稳定系统的组合积分控制系统结构示意图；